基于Zig Bee和3G技术的WSNs环境监控系统设计

基于目前迅速发展的无线通信技术,以3G和Zig Bee网络为平台,设计了一种新型的无线传感器网络(WSNs)监控系统。该系统采用C/S的架构,以ARM11为服务器,智能手机与PC机做为客户端。与传统的环境监控系统相比,该系统具有高可靠性、高灵活性、高性能、低功耗、易于扩充的特点,为环境监控提供了一种比较先进和可靠的解决方案。

基于WSNs的军用机场仓库环境监测系统设计

对军用机场后方仓库的环境参数进行实时监测,是保证武器装备正常存储,防止发生意外事故的重要措施。针对军用机场现有仓库环境监测系统的不足,将Wi Fi无线传感器网络(WSNs)应用在仓库环境监测系统中,与现有的视频监控局域网融合,解决了传统监测系统组网难、成本高的问题。系统的传感器节点采集环境参数,通过Wi Fi模块和局域网将数据传送至监测中心的服务器,服务器中的软件采用B/S结构,对数据进行分析、处理、存储和显示。实验结果表明:该监测系统数据采集精度高、效率高,网络通信稳定,能够满足设计要求。

结合模糊集合与D-S证据理论的WSN信任评估模型

兼顾安全性需求和能耗因素,定义3种典型信任因子来计算节点的直接信任值,利用模糊集合理论进行模糊划分,将模糊隶属度函数作为D-S证据理论中的基本置信度函数;通过邻居节点的推荐获取节点的间接信任值,根据Dempster组合规则对基于权重修正后的直接信任值与间接信任值进行融合。将基于身份的密码机制与信任管理机制进行有效结合,提高信任信息在传递中的安全性。分析与仿真结果表明该模型有良好的动态适应性及鲁棒性,能及时、准确地识别网络中的恶意节点,有效提高网络的安全性。

无线传感器网络S-MAC协议性能研究

提出一种二维Markov链模型用于S-MAC协议的性能分析与评价。该模型利用信号流图和母函数的方法分析S-MAC协议的介质访问控制(MAC)服务时延,结合M/G/1/K排队模型分析S-MAC协议在非饱和负载下的性能。仿真实验和数值分析结果证明该模型可以较好地描述S-MAC的接入方式。

无线传感器网络S-MAC协议的分析与算法改进

无线传感器网络(WSN)使用灵活,移动性强,架设便捷,应用范围非常广泛。媒体访问控制(MAC)协议是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。重点分析了WSN中基于竞争的典型MAC协议——S-MAC协议。针对S-MAC协议中采用的退避算法不能良好地解决节点通信公平性等问题,提出了BDQR退避算法。实验结果表明,该算法有效地提高了节点通信公平性,降低了信道的碰撞,延长了网络的生命周期。

IEEE802．15．4中AES-CCM协议的扩展指令集实现

该文在高级加密标准(AES)快速算法的基础上,设计了一组基于可配置处理器NiosII上的扩展指令,用于IEEE802.15.4标准媒体访问控制层中基于AES算法的计数器模式和密码分组链接消息验证码(AES-CCM)协议的硬件加速。该文首先推导出快速算法中用于轮变换的查找表与S盒的逻辑关系,然后通过复合域变换方法用硬件电路实现S盒的计算,从而消除了支撑扩展指令集的硬件逻辑对片上存储空间的消耗。同时给出该协议基于查表法的扩展指令集和协处理器的设计方案,并在EP2C35芯片上进行实现和对比。该方案仅消耗223个逻辑单元(LE),吞吐量为668.7 kbps,时钟周期数比软件算法加速174.6倍,芯片面积仅为协处理器方案的9.5%,显著降低了无线传感网节点设备的成本和功耗。

一种节点任务活动状态感知的改进型S-MAC协议

S-MAC协议设计的主要目标是减少能量消耗。该协议具有良好的扩展性,不要求严格的时间同步,但它也存在着节点活动时间无法根据通信负载动态变化和节点休眠带来的延迟问题。提出一种基于节点任务活动状态感知的MAC协议,通过收集节点自身和相邻节点的任务活动状态来估算无线传感器网络的网络负载,并根据网络负载来确定节点进行信道访问的概率,以此来提高能量效率和吞吐量。仿真结果表明:提出的改进方法可以减少能量消耗,并通过消除不必要的碰撞来提高网络的吞吐量。

无线传感器网络中一种自适应占空比的S-MAC功率控制算法研究

功率控制是无线传感器网络中的一项关键技术。针对S-MAC协议中节能算法效率不高的问题,提出一种改进的自适应占空比的功率控制算法,通过获得不同发送时间条件下最高能效所需要的占空比,并在此基础上分析在不同占空比下的节能效果,提高平均跳距取值的准确性。仿真结果表明,自适应占空比的协议功率控制算法具有很强的灵活性和更好的能源效率,能有效降低能耗,减少网络内的干扰,延长网络的生存时间。

基于竞争与TDMA的低时延无线传感器网络MAC协议

针对经典无线传感器网络(WSNs)S-MAC协议的累积睡眠延迟问题,提出了一种基于竞争与时分复用(TDMA)方式混合的低时延LH-MAC协议。LH-MAC根据包的传输跳数,提供不同优先级的接入服务,使已完成多跳传输的包以更大的概率接入信道,实现较远节点的低时延传输目标。仿真比较SMAC与LH-MAC的平均延迟和能耗,表明LH-MAC在保持能量高效前提下,有效降低了端到端时延。

传感器网络中基于预处理证据理论的数据融合

在无线传感器网络中,多个传感器节点对于同一个目标的识别结果经常会发生冲突。使用基于D-S证据理论的数据融合方案可以较好地解决这一问题。然而,采用D-S证据组合公式计算融合结果,随着可能的目标身份的增加,计算量会迅速增长。针对传感器节点有限的处理能力和节点的决策数据具有高冗余性的特点,提出通过预处理来减少计算时需要处理的目标身份的个数,减少了计算量;并通过一致性检验排除了误差较大的数据,从而使得决策结果更准确。

物联网感知层安全性研究综述

物联网的大规模应用离不开安全性的保障。感知层在物联网体系结构中处于底层,承担信息感知的重任。感知层的安全问题是物联网安全与互联网安全主要的差别所在,是物联网安全的重点。针对物联网感知层的安全架构、感知层的安全威胁进行了分析总结;从无线射频识别(RFID)安全、无线传感器网络安全两个方面总结了近年来物联网感知层的安全性研究成果;提出了RFID安全和无线传感器网络安全的未来研究方向;给物联网安全领域的研究者提供一定的参考。

农产品冷链配送监测系统的设计与实现

针对农产品冷链配送环境难以得到有效保证这一问题,利用基于移动蜂窝通信的窄带物联网技术(NB-IoT)和无线传感器网络(WSN)技术,设计了农产品冷链配送监测系统。该系统利用传感器模块、继电器模块,实现了冷链配送车厢内环境信息的采集和设备的实时控制;以MSP430单片机和CC1101无线芯片为核心,搭建了WSN,实现了环境数据在终端节点和协调器节点的无线传输;利用基于移动蜂窝通信的NB-IoT,实现了本地环境数据的远程无线传输。基于浏览器/服务器(B/S)架构,设计了农产品冷链配送监测系统。通过该系统,完成了农产品冷链配送过程中环境数据的实时显示和存储,以及对相关设备工作状态的远程控制。测试结果表明,该系统虽然受到车厢内杂物和车厢本身对信号的影响,造成数据传输的丢包和时延,但仍能较好地满足农产品冷链配送的应用需求,实现了对农产品冷链配送车厢内各种环境信息的实时监测和设备的远程控制。

基于协作式MIMO的无线传感器网络MAC协议设计

基于传感器网络的S-MAC协议,提出一种协作式MIMO通信协议.这个协议能改善无线传感器网络的能量问题,协议中,传统的虚拟簇网络结构与协作式MIMO通信技术相结合,簇间节点选择合适的协作节点搭建等效的MISO系统.并基于能耗模型分析了此协议的能量消耗.结果表明,此协议可以降低节点的传输能量,延长网络寿命.

无线传感器网络拓扑修复算法综述

在无线传感器网络中,由于能量耗尽以及恶劣环境的影响,传感器节点容易出现故障导致网络不连通。为此,针对无线传感器网络中的拓扑修复问题,总结和分析近年来相关的主要方向和研究成果,同时根据网络故障规模的不同对小规模故障和大规模故障的网络修复算法进行分类总结以及优缺点分析。此外,从算法触发条件以及实现角度等方面对修复算法作进一步分类,并指出当前研究的不足和未来的改进方向。